【摘 要】
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冶金工业使用各式各样的燃烧炉,为了提高燃烧效率,降低环境污染,需要严格控制空气与燃料之间的质量之比（空燃比）。固体电解质电化学氧传感技术是一种有效的分析方法。采用高温固相反应法制备了 La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）固体电解质以及La0.8Sr0.2（Ga0.8Mg0.2）1-xCoxO3-δ（LSGMCo）和 La0.8Sr0.2Ga1-xCoxO3-δ（LSGCo）
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冶金工业使用各式各样的燃烧炉,为了提高燃烧效率,降低环境污染,需要严格控制空气与燃料之间的质量之比（空燃比）。固体电解质电化学氧传感技术是一种有效的分析方法。采用高温固相反应法制备了 La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ（LSGM）固体电解质以及La0.8Sr0.2（Ga0.8Mg0.2）1-xCoxO3-δ（LSGMCo）和 La0.8Sr0.2Ga1-xCoxO3-δ（LSGCo）（x=0.1～0.9）混合导体材料,利用XRD、热膨胀仪、SEM、范德堡直流四探针法和交流阻抗谱法对其晶体结构、化学相容性、热膨胀性能、微观形貌、总电导率和离子电导率进行了分析。研究结果表明:（1）LSGM、LSGMCo和LSGCo均为钙钛矿型结构。随着掺杂量的增加,LSGMCo的晶体结构由立方钙钛矿型结构（x=0.1）转变为单斜钙钛矿型结构（x=0.3、0.5、0.7和0.9）,LSGCo的晶体结构均为单斜钙钛矿型结构;（2）在300～1000℃范围内,LSGM的 热膨胀系数为 12.51×10-6K-1,LSGMCo（16.33×10-6～20.76× 10-6K-1）和LSGCo（14.98×10-6～21.58×10-6K-1）的热膨胀系数与LSGM相差较大;（3）LSGMCo和LSGCo（x=0.1～0.9）的电导率随着掺杂量的增加而增大,随着温度的增加,LSGMCo和LSGCo的导电机制由半导体导电向金属导电转变。（4）LSGMCo和LSGCo较致密,满足作为致密扩散障碍层的要求。采用高温扩散法制备了 LSGMCr和LSGMFe混合导体材料,利用XRD、SEM、范德堡直流四探针法和交流阻抗谱法对其晶体结构、化学相容性、微观形貌、总电导率和离子电导率进行了分析。研究结果表明:（1）LSGMFe为稳定的钙钛矿型结构;（2）800℃和850℃时,LSGMCr扩散障碍层的电导率分别为0.22S·cm-1和0.24S.cm-1;在300～550℃和550～850℃范围内电导活化能分别为0.083eV和0.151eV;在800℃时,LSGMFe扩散障碍层的电导率高达8.73S·cm-1;在300～550℃和550～850℃温度范围内电导活化能分别为0.183eV和0.338eV。（3）在高温条件下Cr203、Fe2O3分别扩散进入LSGM中形成厚度约为60μm、40μm无裂纹且与LSGM结合牢固的致密扩散障碍层。（4）极化电阻随着温度的增加而减小。分别以LSGMCo（x=0.9）和LSGCo（x=0.9）作为扩散障碍层,利用瓷片复合法制备了极限电流型氧传感器,研究了温度（T）与氧含量（x（02））对氧传感性能的影响规律。研究结果表明:在较宽的氧含量和温度范围内氧传感器具有良好的极限电流平台,IL-x（O2）,logIL-1000/T均呈现良好的线性关系。利用高温扩散法制备的以LSGMCr和LSGMFe作为扩散障碍层的氧传感器在温度范围分别为700～850℃和800～850℃时,氧含量范围分别为0.4mol%～8.4mol%和0.1mol%～4.9mol%时具有良好的极限电流平台,IL-氧含量呈现良好的线性关系,极化电阻随着温度的增加而减小。
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